ESTUDO COMPARATIVO DO COEFICIENTE DE
DIFUSÃO, PERMEABILIDADE AO VAPOR D’ÁGUA, E
TEOR DE UMIDADE DE FILMES DE QUITOSANA COM
ADIÇÃO DE CORANTES.
R. C. FONSECA¹, A. B. dos REIS¹
¹Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Instituto de Ciência e
Tecnologia
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RESUMO – A utilização de corantes é pratica comum na indústria
química, já que a cor e a aparência têm um papel importante na aceitação
dos produtos pelo consumidor. Em contrapartida, de grande interesse existe
o mercado de substituição de polímeros sintéticos por polímeros naturais
dando ênfase aos que podem ser utilizados como veículo para adição de
outros produtos, como os corantes, Urucum, Antocianina e Clorofila, com
várias aplicações, dentre as quais sua utilização como indicadores. O
presente trabalho teve como objetivo um estudo preliminar do coeficiente de
difusão de filmes de quitosana com adição dos corantes citados, avaliando
as possibilidades de utilização dos corantes como indicadores. Para tanto,
foram realizadas análises preliminares como: análise visual, flexibilidade,
espessura, Permeabilidade ao Vapor D’água (PVA) e Coeficiente de
Difusão. Donde se pode observar que a proximidade das características dos
filmes de quitosana com adição do corante Clorofila, com os filmes de
quitosana sem adição de corante, podendo, portanto, serem substituídos por
tal.
Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 1
1 – INTRODUÇÃO
No cenário atual, os biopolímeros têm substituído os compostos sintéticos como
resultado da exigência do mercado por tecnologias sustentáveis. O desenvolvimento
sustentável procura balancear o respeito ao meio ambiente e o desenvolvimento
econômico. Os biofilmes são produzidos a partir de compostos naturais, característica
favorável a ações de degradabilidade, dentre esses compostos podemos citar a
quitosana. A quitosana veem sendo largamente utilizada na indústria de embalagem e
em diversas outras áreas. O extenso uso da quitosana está relacionado com sua
biodegradabilidade e sua ação antiumectante e antioxidante. (FARIAS, 2012)
A quitosana é um copolímero de (1-4)-L-amino-2-deoxi-β-D-glucona (D-
glucosamina), forma desacetilada da quitina, que é um dos mais extensos
polissacarídeos em biomassa, podendo ser obtida a partir de carapaças de crustáceos,
como camarão, caranguejo e lagosta. (LARANJEIRA; FÁVERE, 2009)
Além das vantagens sustentáveis, a quitosana chama a atenção devido à sua
capacidade de formar películas. A partir de alguns estudos, foi comprovado que a as
películas de quitosana são excelentes barreiras ao O2, quando comparadas com
polímeros comerciais. A importância dessa propriedade dá se devido ao fato do O2 ser
um grande percursor da diminuição de vida útil de alimentos acondicionados, pelas
reações oxidativas causadas pela influência do transporte e armazenagem. (BUTLERET
al., 1996)
No setor de embalagens, por exemplo, a quitosana vem sendo utilizada como
embalagens ativas e inteligentes, aproveitando-se da sua característica que permite ser
utilizada como veículo para adição de outros aditivos, como é o caso dos indicadores de
umidade, deterioração, pH, CO2 , O2 e outros compostos indesejáveis na armazenagem
de produtos diversos. (ARAÚJO, 2004)
O uso de indicadores que já vem sendo utilizado com frequência pode ser inserido
na matriz polimérica de filmes de quitosana como, por exemplo, a adição de corantes.
Dentro da possibilidade de uso de corantes podemos citar as antocianicas, clorofila,
betacarotenos, urucum, etc. Além de possuírem características antioxidantes,
antiumectantes, são de baixo custo.
O presente trabalho teve como objetivo o estudo do efeito da adição dos corantes,
Urucum, Clorofila e Antocianina, na elaboração da matriz polimérica de filmes de
quitosana na concentração 4% em massa.
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2 - MATERIAIS
Quitosana (Polymar), ácido acético (Synth, Brasil), Corantes Urucum, Clorofila,
Antocianina (CHR HANSEN) e Sílica.
3 – METODOLOGIA
3.1 – PRODUÇÃO DE FILMES
Em laboratório foi preparada a solução filmogênica de quitosana com adição de
corante de urucum, clorofila e antocianina, e solução filmogênica de quitosana.
3.2 – ANÁLISE VISUAL
A análise visual foi realizada para efeito comparativo entre os filmes de quitosana
com e sem adição de corantes donde pode-se concluir que os filmes quitosana com
adição dos corantes obtiveram coloração, e maior flexibilidade do que os filmes sem
adição de corantes.
3.3 – ESPESSURA
Após a retirada dos filmes e a partir da analise visual, observou- se que os filmes
de quitosana com adição do corante de antocianina possuíam maior espessura, porém,
apresentaram comportamento quebradiço.
3.4 – PERMEABILIDADE AO VAPOR D’ÁGUA
A permeabilidade ao vapor d’água (PVA) foi determinada nos filmes: padrão
(filme contendo somente quitosana), filme-urucum (filme-padrão com adição do corante
urucum), filme-clorofila (filme-padrão com adição do corante clorofila), filme-
antocianina (filme-padrão com adição do corante antocianina).
A permeabilidade ao vapor d’água (PVA) foi obtida através da equação:
( ) ( )
( ) ( ) ( )
(1)
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO
Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 3
Os filmes obtidos a partir de quitosana sem aditivos (filme padrão) apresentaram
se transparentes cor levemente amarelada, compactos (com ausência de poros ou
falhas), flexíveis e de difícil rompimento. A partir desta matriz filmogênica foram
adicionados corante natural de urucum, clorofila e antocianina formando filmes ativos.
Os mesmos apresentaram se de cor laranjada, verde e roxa, respectivamente, compactos,
flexíveis e resistentes.
A partir dos dados adquiridos foi feito o estudo comparativo dos filmes de
quitosana com adição dos corantes citados, com os filmes de quitosana sem adição de
corante.
Tabela 1 - Analises de PVA de amostras de filmes de quitosana.
Amostras ∆m (g)
Espessura
Média
(mm)
Área do
Filme
(m²)
Tempo (h) ∆P(KPa) PVA
A1 0,8130 0,1862 0,00159 120 2,3 0,3450
A2 0,7842 0,1924 0,00159 120 2,3 0,3438
A3 0,7327 0,1694 0,00159 120 2,3 0,2828
A4 0,6924 0,1632 0,00159 120 2,3 0,2575
A5 0,7138 0,1728 0,00159 120 2,3 0,2811
A6 0,8317 0,2058 0,00159 120 2,3 0,3900
A7 0,7812 0,1832 0,00159 120 2,3 0,3261
A8 0,7878 0,1920 0,00159 120 2,3 0,3447
A9 0,7765 0,1986 0,00159 120 2,3 0,3514
A10 0,6495 0,1528 0,00159 120 2,3 0,2261
Figura 2 - Amostras de filmes de quitosana com adição de corante de urucum.
Figura 1 - Amostras com filmes de quitosana
sem adição de corantes.
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Tabela 2 - Analises de PVA de amostras de filmes de quitosana com adição de corante de urucum.
Amostras ∆m (g)
Espessura
Média
(mm)
Área do
Filme
(m²)
Tempo (h) ∆P(KPa) PVA
A1 1,0665 0,2670 0,00159 120 2,3 0,6489
A2 1,1564 0,2402 0,00159 120 2,3 0,6329
A3 1,1830 0,2622 0,00159 120 2,3 0,7068
A4 1,0724 0,2142 0,00159 120 2,3 0,5234
A5 1,0990 0,3166 0,00159 120 2,3 0,7928
A6 1,1819 0,2216 0,00159 120 2,3 0,5968
A7 1,1378 0,2434 0,00159 120 2,3 0,6310
A8 1,1537 0,2424 0,00159 120 2,3 0,6373
A9 1,1290 0,2388 0,00159 120 2,3 0,6144
A10 1,0912 0,2582 0,00159 120 2,3 0,6420
Tabela 3 - Analises de PVA de amostras de filmes de quitosana com adição de corante de Clorofila.
Amostras ∆m (g)
Espessura
Média
(mm)
Área do
Filme (m²) Tempo (h) ∆P(KPa) PVA
A1 0,9825 0,2508 0,00159 120 2,3 0,5615
A2 0,8347 0,1862 0,00159 120 2,3 0,3542
A3 0,8591 0,2202 0,00159 120 2,3 0,4311
A4 0,8580 0,1650 0,00159 120 2,3 0,3226
A5 0,9811 0,2360 0,00159 120 2,3 0,5276
A6 0,9115 0,2150 0,00159 120 2,3 0,4466
A7 0,7902 0,1926 0,00159 120 2,3 0,3468
A8 0,9880 0,2090 0,00159 120 2,3 0,4706
A9 0,8421 0,1928 0,00159 120 2,3 0,3700
A10 0,8672 0,1888 0,00159 120 2,3 0,3731
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Tabela 4 - Analises de PVA de amostras de filmes de quitosana com adição de corante de Antocianina.
Amostras ∆m (g)
Espessura
Média
(mm)
Área do
Filme
(m²)
Tempo (h) ∆P(KPa) PVA
A1 0,9628 0,2618 0,00159 120 2,3 0,5744
A2 1,1428 0,2708 0,00159 120 2,3 0,7052
A3 1,1509 0,2820 0,00159 120 2,3 0,7396
A4 0,8903 0,2072 0,00159 120 2,3 0,4203
A5 1,1904 0,3082 0,00159 120 2,3 0,8360
A6 0,9464 0,2434 0,00159 120 2,3 0,5249
A7 1,0576 0,2662 0,00159 120 2,3 0,6415
A8 1,0744 0,2416 0,00159 120 2,3 0,5915
A9 0,9768 0,2452 0,00159 120 2,3 0,5458
A10 0,9267 0,2310 0,00159 120 2,3 0,4878
As tabelas acima mostram a média dos resultados obtidos durante os
experimentos. A partir das mesmas é possível comparar a Permeabilidade de Vapor
D’Água, Coeficiente de Difusão e Teor de Umidade das amostras.
Tabela 5 - Comparativo entre os Coeficientes de Difusão, PVA e Teor de Umidade entre as Amostras.
Comparativo entre os Coeficientes de Difusão, PVA e
Teor de Umidade entre as Amostras.
Coeficiente de
Difusão PVA
Teor De
Umidade
Q -4,0669E-06
0,2828
2,083831
QU 1,2826E-04
0,6329
1,769755
QC 6,2099E-05
0,4311
-0,25778
QA 6,1078E-04
0,5311
0,403768
Legenda: Q – Quitosana;
QU – Filmes de Quitosana com Adição de corante Urucum;
QC – Filmes de Quitosana com Adição do corante Clorofila;
QA – Filmes de Quitosana com Adição do corante Antocianina.
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5 – CONCLUSÕES
A partir das análises, pode- se concluir que, as amostras de filmes de quitosana
com adição do corante Clorofila, apresentaram coeficiente de difusão e Permeabilidade
ao Vapor D’Água aproximado aos respectivos, da solução- padrão. Assim sendo, tais
amostras, se mostraram eficientes quanto à retenção de vapor d’água, podendo ser
utilizadas em materiais, para conservação de propriedades.
As amostras de filmes de quitosana adicionados do corante Antocianina, embora
tenha apresentado coeficiente de difusão e Permeabilidade ao Vapor D’Água, menores
que os filmes de quitosana adicionados do corante Urucum, visualmente demonstraram
propriedades mecânicas frágeis, num comportamento quebradiço.
Partindo do pressuposto de que o presente trabalho visou apenas o intuito de
relacionar os filmes de quitosana com os filmes de quitosana adicionado aos corantes,
Urucum, Clorofila e Antocianina, donde pode- se concluir que a aplicação dos filmes de
quitosana com adição dos corantes, Urucum, Clorofila e Antocianina, deve variar de
acordo com a necessidade da aplicação, exigindo, portanto, estudos mais aprofundados.
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANAIS DO VIII SEMINÁRIO DE PESQUISA EM CIÊNCIAS HUMANAS, 2010,
Londrina. A INDÚSTRIA QUÍMICA NO BRASIL. Londrina: Eduel, 2010. 9 p.
ARAÚJO, Júlio. Química De Alimentos: Teoria E Prática. 3ed. Viçosa: Ed. UFV, 2004.
CAMPAGNA-FILHO, S. P.; Signini, R.; Polímeros: Ciên. e Tecnol. 2001, 11, 169.
CASALES, Maria Rosa; CAPACCIONI, Maria Eugenia; YEANNES, Maria Isabel.
Obtenção dos tempos de equilíbrio e coeficientes de difusão de ácido e de sal para
desenhar o processo de marinado de filés de Engraulis anchoita. Ciência Tecnologia de
Alimentos, Campinas, v. 29, n. 4, p.933-937, dez. 2009.
FARIAS, Mônica Guimarães, et al,. O Efeito Da Permeabilidade Ao Vapor De Água,
Atividade De Água, Molhabilidade E Solubilidade Em Água Em Filmes De Amido E
Polpa De Acerola. Embrapa Agroindústria Tropical,: VI Workshop da Rede de
Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio, Fortaleza, p.135-137, abr. 2012.
LARANJEIRA, Mauro C. M.; FÁVERE, Valfredo T. de. Quitosana: biopolímero
funcional com potencial industrial biomédico. Química Nova, Florianópolis, v. 32, n. 3,
p.672-678, abr. 2009.
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